Califórnio (Cf)

Principais propriedades

O califórnio é um metal prateado do qual existem apenas amostras muito pequenas, com densidade e temperatura de fusão determinadas em condições experimentais difíceis. Sua química é dominada pelo estado de oxidação três, com um estado mais oxidado acessível, e o metal é reativo, oxidando com facilidade em contato com o ar.

A propriedade que define sua importância é nuclear e não química: um de seus isótopos decai em parte por fissão espontânea, ou seja, seus núcleos se partem sem qualquer estímulo externo, liberando nêutrons de forma contínua. Uma quantidade quase invisível de material emite, assim, um fluxo de nêutrons comparável ao de equipamentos muito maiores, o que faz do elemento uma fonte portátil sem paralelo.

Ocorrência na natureza

O califórnio não ocorre na Terra. Seus isótopos são todos de vida curta em escala geológica, e não há processo natural capaz de mantê-lo. Existe, porém, a hipótese estudada por astrofísicos de que isótopos de califórnio se formem em eventos estelares extremos e contribuam para o brilho tardio observado em certas explosões, tema ainda em investigação.

Processo de obtenção

A produção parte da irradiação de alvos de cúrio e outros actinídeos com nêutrons em reatores de pesquisa de altíssimo fluxo, ao longo de meses, seguida de separação química por troca iônica em células blindadas. O rendimento é medido em fração de grama por ano no mundo inteiro, e apenas duas ou três instalações mantêm essa capacidade, o que explica o preço extraordinário do material.

Aplicações

As fontes de califórnio são usadas para iniciar reatores nucleares, em análise por ativação com nêutrons, que identifica elementos em amostras de solo, minério e materiais arqueológicos, e em perfilagem de poços de petróleo e de água, onde a resposta da rocha aos nêutrons revela a presença de hidrocarbonetos ou umidade. Também aparecem em equipamentos de inspeção de carga e em tratamentos oncológicos por braquiterapia com nêutrons, além de servirem de alvo em pesquisas para produção de elementos ainda mais pesados.

Riscos e precauções

O califórnio combina emissão de partículas alfa com emissão de nêutrons, e nêutrons atravessam materiais que barram outras radiações, exigindo blindagens específicas à base de hidrogênio, como água ou polímeros. As fontes são sempre seladas, registradas individualmente e rastreadas ao longo de toda a vida útil, com descarte definido por norma. Nenhum uso ocorre fora de ambiente técnico licenciado; consulte a ficha de informações de segurança, os órgãos reguladores de energia nuclear e profissionais habilitados antes de qualquer atividade envolvendo o elemento.

História da descoberta

O elemento foi produzido em 1950 por Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso e Glenn Seaborg, pelo bombardeio de cúrio com partículas alfa. O experimento detectou pouquíssimos átomos, e a identificação dependeu de acompanhar o padrão de decaimento e o comportamento químico do material separado. Foi o sexto elemento transurânico descoberto pela mesma equipe em pouco mais de uma década, sequência que consolidou a Califórnia como centro mundial da pesquisa em elementos pesados naquele período.

Origem do nome

Referência ao estado da Califórnia e à Universidade da Califórnia, onde ocorreram a síntese e a identificação. A equipe observou, com humor, que o nome não seguia a tradição de espelhar o elemento situado acima na tabela, o disprósio, cujo nome grego significa de difícil acesso.

Isótopos relevantes

Todos os isótopos são radioativos; ²⁵¹Cf é o mais estável e ²⁵²Cf é o de maior aplicação técnica.

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• Uma quantidade minúscula do isótopo usado em fontes emite milhões de nêutrons por segundo, sem necessidade de qualquer equipamento gerador.
• É considerado uma das substâncias mais caras do mundo por unidade de massa, produzida em apenas alguns lugares do planeta.
• Sua capacidade de gerar nêutrons vem da fissão espontânea, fenômeno em que o núcleo se parte sozinho, sem estímulo externo.